泡泡鑄造軟體機(jī)器人技術(shù)

《自然》封面：人造肌肉和夾具?！蹲匀弧冯s志第7884期封面文章報道了泡泡鑄造軟體機(jī)器人新技術(shù)。軟體機(jī)器人能執(zhí)行多種復(fù)雜任務(wù)，包括抓握、爬行或游泳等，近年來泡泡鑄造軟體機(jī)器人受到學(xué)術(shù)界的普遍關(guān)注。但是，制造此類軟體致動器一直較為煩瑣?？茖W(xué)家們開發(fā)了一種基于泡泡的方法，能用來制造各種基于彈性聚合物的致動器。他們先將液態(tài)彈性體注入模具，隨后注入空氣，從而得到一個拉長的泡泡。這個泡泡會在重力作用下上升，并形成致動器的內(nèi)部腔室，通過改變模板和流動過程，就能得到各種各樣的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

心咽部結(jié)構(gòu)拆解與原始被囊動物的固著生活方式

《自然》封面：“住屋”是一類生物特有的一種膠質(zhì)濾食結(jié)構(gòu)?！蹲匀弧冯s志第7885期封面文章報道了被囊動物的演化研究。被囊動物（如海鞘）與脊椎動物的親緣關(guān)系最近。這類海洋生物大部分在幼體時能自由游動，但在變成定棲的成體后會固著、無法移動。然而，尾海鞘綱的被囊動物不會發(fā)生這種轉(zhuǎn)變，終生都能自由游動。研究團(tuán)隊聚焦尾海鞘綱的心臟發(fā)育，發(fā)現(xiàn)它們的心咽部基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)因大規(guī)?；騺G失而“拆解”。這種拆解導(dǎo)致其失去了原始被囊動物特征性的固著生活方式。這或許與“住屋”這類幫助尾海鞘綱從固著生活方式演化適應(yīng)有關(guān)。

山岳地形對北美季風(fēng)的機(jī)械強(qiáng)迫作用

《自然》封面：一場季風(fēng)暴雨穿過亞利桑那州東南部時的一道閃電?！蹲匀弧冯s志第7886期封面文章報道了北美季風(fēng)的差異。在夏季，一個強(qiáng)降雨帶沿墨西哥西海岸延伸至美國西南部、長達(dá)一千多公里，構(gòu)成了北美季風(fēng)。一般認(rèn)為季風(fēng)是太陽對海洋和陸地加熱不均所致。這會導(dǎo)致氣壓變化，最終形成的風(fēng)會拖動涼爽潮濕的海洋空氣在陸地上產(chǎn)生降雨。研究表明，墨西哥的馬德雷山脈令急流轉(zhuǎn)向，抬升了暖濕空氣，形成對流型降雨。雖然地面加熱也會發(fā)生，但其影響不足，北美季風(fēng)應(yīng)該是在機(jī)械強(qiáng)迫作用下形成的。

人類直覺與AI推動數(shù)學(xué)進(jìn)步

《自然》封面：人工智能引導(dǎo)的直覺?！蹲匀弧冯s志第7887期封面文章提出采用一種機(jī)器學(xué)習(xí)模型來發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)對象之間的潛在模式和關(guān)聯(lián)，用歸因技術(shù)加以輔助理解，并利用這些觀察指導(dǎo)直覺思維和提出猜想的過程。AI（人工智能）技術(shù)已經(jīng)足夠先進(jìn)，足以有力地推動許多不同學(xué)科的發(fā)展進(jìn)步。其中，純數(shù)學(xué)就是一個典型案例。研究者們通過AI技術(shù)，發(fā)現(xiàn)純數(shù)學(xué)拓?fù)鋵W(xué)和表象理論的新見解，尋找到數(shù)學(xué)不同領(lǐng)域間意想不到的關(guān)聯(lián)，首次證明AI技術(shù)可以站在純數(shù)學(xué)的前列，加速證明數(shù)學(xué)猜想正確與否。

木星的氣象學(xué)研究進(jìn)展

《科學(xué)》封面：木星大氣層的光學(xué)圖像，由“朱諾號”宇宙飛船拍攝?！犊茖W(xué)》雜志第6570期封面文章報道了“朱諾號”宇宙飛船研究木星的最新成果。木星的大氣層有一個由大小旋渦組成的區(qū)域和帶系統(tǒng)，其中最大的是大紅斑。大紅斑是太陽系中最大的大氣旋渦，已經(jīng)被觀測了至少兩個世紀(jì)。目前還不清楚旋渦在可見云頂下延伸到多深。研究者使用“朱諾號”宇宙飛船的微波輻射計對大氣旋渦進(jìn)行了觀測，利用12次“朱諾號”探測器與木星相遇的數(shù)據(jù)，包括兩次直接飛越這一旋渦的數(shù)據(jù)，檢查了木星的重力特征。

炎癥研究

《科學(xué)》封面：炎癥?！犊茖W(xué)》雜志第6571期特刊報道了近年來對炎癥生物學(xué)的認(rèn)識，特別是炎癥在內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定、細(xì)胞死亡、器官間相互作用和病毒感染中的作用。傳統(tǒng)意義的炎癥由感染或組織損傷引起的主要體征（如發(fā)紅、腫脹、發(fā)熱和疼痛）來定義。炎癥是許多人類疾病的共同特征，也是各種核心生物學(xué)過程的組成部分，包括新陳代謝、傷口愈合和神經(jīng)發(fā)育等。炎癥反應(yīng)在個體間表現(xiàn)出很大的可變性，這種可變性揭示疾病的驅(qū)動因素和決定因素，并促進(jìn)針對細(xì)胞死亡途徑和伴隨炎癥信號的藥物的開發(fā)。

森林大戰(zhàn)

《科學(xué)》封面：巴伐利亞森林國家公園遭受樹皮甲蟲侵害。《科學(xué)》雜志第6572期封面文章報道了森林死亡與未來管理。在德國，氣候的變化導(dǎo)致樹皮甲蟲的暴發(fā)，蹂躪了挪威的云杉林。德國發(fā)明了“科學(xué)”林業(yè)，但由氣候變化引發(fā)的大規(guī)模枯死引發(fā)了一場關(guān)于國家應(yīng)如何管理樹木的激烈辯論。分歧往往很激烈，對立雙方在媒體上互相辱罵，甚至舉行森林峰會。研究者認(rèn)為加強(qiáng)森林可持續(xù)管理，木材的收獲應(yīng)該限制在土地所能生產(chǎn)的范圍內(nèi)，應(yīng)該重新積極種植樹木，以確保未來的供應(yīng)。

草葉進(jìn)化

《科學(xué)》封面：從葉鞘中出現(xiàn)的草莖?！犊茖W(xué)》雜志第6573期封面文章報道了草葉進(jìn)化的最新研究成果。草的葉子長而窄，雙子葉植物的葉子通常更短、更扁平。草和其他單子葉植物中發(fā)現(xiàn)的鞘葉是一種進(jìn)化創(chuàng)新，但它的起源一直是一個長期爭論的話題。科學(xué)家結(jié)合發(fā)育遺傳學(xué)和計算模型，揭示了這兩種因進(jìn)化而廣泛分離的葉子，其共同點(diǎn)比預(yù)期的要多。鞘葉很可能是通過基因依賴的原始帶延伸而產(chǎn)生的，這一原始帶跨越了莖尖周圍的同心域。因此，這一研究與主流觀點(diǎn)相反，這與19世紀(jì)報道的同源性提法一致。

干細(xì)胞

化學(xué)小分子誘導(dǎo)人成體細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)槎酀撃芨杉?xì)胞

北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、北大-清華生命聯(lián)合中心鄧宏魁研究團(tuán)隊使用化學(xué)重編程的方法，成功實現(xiàn)了使用化學(xué)小分子將人成體細(xì)胞誘導(dǎo)為人多潛能干細(xì)胞（人CiPS細(xì)胞）。相關(guān)成果發(fā)表于《自然》（Nature）。研究團(tuán)隊進(jìn)行了大量化學(xué)小分子的篩選和組合，最終發(fā)現(xiàn)高度分化的人成體細(xì)胞在特定的化學(xué)小分子組合的作用下，同樣可以發(fā)生類似去分化的現(xiàn)象，獲得具有一定可塑性的中間狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，最終實現(xiàn)了人多潛能干細(xì)胞的成功誘導(dǎo)。因此，化學(xué)重編程技術(shù)體系的建立不僅在多潛能干細(xì)胞臨床應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義，同時為細(xì)胞命運(yùn)調(diào)控及再生生物學(xué)理論研究方面提供了全新的視角。

腫瘤干細(xì)胞調(diào)控的表型可塑性在腫瘤轉(zhuǎn)移性定植中的作用

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命醫(yī)學(xué)部教授朱濤課題組闡明了腫瘤干細(xì)胞調(diào)控的表型可塑性在腫瘤轉(zhuǎn)移性定植中的作用。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature?Communications）。腫瘤干細(xì)胞具有自我更新、高度轉(zhuǎn)移和治療抵抗能力，在腫瘤的惡性進(jìn)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。腫瘤干細(xì)胞和非腫瘤干細(xì)胞群體在腫瘤發(fā)展過程中維持著亞群間的動態(tài)平衡，每個亞群均可重構(gòu)出整個腫瘤細(xì)胞群體。然而，維持腫瘤細(xì)胞亞群間動態(tài)平衡的機(jī)制，以及這種現(xiàn)象在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用尚不清楚。相關(guān)研究提出了抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移性克隆化增殖步驟，而非腫瘤侵襲步驟可以有效抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的發(fā)生，并提供了抑制轉(zhuǎn)移的創(chuàng)新治療策略。

小肽補(bǔ)償效應(yīng)實現(xiàn)干細(xì)胞發(fā)育穩(wěn)健性的動態(tài)演化規(guī)律

中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員許操團(tuán)隊與國際團(tuán)隊合作，揭示了小肽信號功能補(bǔ)償效應(yīng)維持茄科不同經(jīng)濟(jì)作物莖尖干細(xì)胞發(fā)育穩(wěn)健性的動態(tài)演化規(guī)律。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·植物》（Nature?Plants）。研究闡明了隨著遺傳變異的積累旁系同源基因之間補(bǔ)償能力由量變到質(zhì)變的演化歷程，揭示了小肽功能補(bǔ)償機(jī)制的變異導(dǎo)致植物形態(tài)多樣化的分子機(jī)制，為多維組學(xué)和基因編輯時代的進(jìn)化發(fā)育生物學(xué)研究提供了范例。重要的是，研究一次性創(chuàng)制了多種園藝性狀，比如果實大小、花卉的觀賞性、生物量等，為分子設(shè)計育種提供了新的基因模塊和設(shè)計思路。

造血干細(xì)胞移植不良的相關(guān)機(jī)制

中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院趙萌教授和孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院蔣琳加研究員聯(lián)合研究團(tuán)隊揭示了骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）調(diào)控造血干細(xì)胞移植的新機(jī)制。相關(guān)成果發(fā)表于《血液》（Blood）。面對血液惡性腫瘤、再生障礙性貧血和地中海貧血等骨髓衰竭性疾病，造血干細(xì)胞移植（HSCT）已被證實是有效的治療手段，也是核輻射損傷的唯一治療手段。這是因為干細(xì)胞具有極強(qiáng)的長期自我更新及多項分化潛能，但仍有5%～20%的患者會發(fā)生原發(fā)或繼發(fā)性造血干細(xì)胞植入不良，影響最終的治療效果。因此，研究導(dǎo)致植入不良的主要機(jī)制將有助于進(jìn)一步提高治療成效。研究將為開發(fā)針對不同適應(yīng)證的MSC細(xì)胞治療藥物提供研究基礎(chǔ)。

干細(xì)胞

干細(xì)胞擴(kuò)展?jié)撃鼙碛^遺傳調(diào)控機(jī)制研究

中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院姚紅杰研究員課題組揭示了陰陽因子YY1調(diào)控干細(xì)胞擴(kuò)展?jié)撃苄缘谋碛^遺傳新機(jī)制。相關(guān)成果發(fā)表于《核酸研究》（Nucleic?Acids?Research）。干細(xì)胞全能性對理解哺乳動物早期胚胎發(fā)育及再生醫(yī)學(xué)應(yīng)用至關(guān)重要。擴(kuò)展?jié)撃芨杉?xì)胞（EPS細(xì)胞）為組織再生提供了重要的種子細(xì)胞，具有重要的應(yīng)用價值。然而，調(diào)控EPS細(xì)胞擴(kuò)展?jié)撃苄缘姆肿訖C(jī)制仍不清楚。相關(guān)研究揭示了YY1在調(diào)節(jié)一些表觀遺傳功能中發(fā)揮著極其重要的作用，并闡明YY1通過調(diào)控DNA甲基化和組蛋白修飾的二維層面和染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的三維層面，進(jìn)而調(diào)控EPS細(xì)胞的特性和分化潛能。

接觸聚苯乙烯微塑料會減少渦蟲的再生和生長

暨南大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與公共衛(wèi)生學(xué)院楊光教授與環(huán)境學(xué)院曾永平教授合作，開展了微塑料對干細(xì)胞危害研究。相關(guān)成果發(fā)表于《危險材料雜志》（Journal?of?Hazardous?Materials）。微塑料在環(huán)境中不斷積累，可以通過水、食物和空氣等途徑暴露于人類面前從而威脅人體健康。研究發(fā)現(xiàn)微塑料作用下渦蟲干細(xì)胞標(biāo)記基因piwiA、piwiB和增殖相關(guān)基因PCNA表達(dá)受到抑制。通過蛋白質(zhì)組學(xué)測定，相關(guān)研究還發(fā)現(xiàn)微塑料損傷干細(xì)胞可能依賴于命名為“Notch”和“TGFβ/SMAD”的信號通路，證明環(huán)境中廣泛存在的微塑料對干細(xì)胞產(chǎn)生損傷，為探索微塑料與相關(guān)疾病的關(guān)聯(lián)研究提供重要線索，也為環(huán)境微塑料的治理提供了新的科學(xué)依據(jù)。

間充質(zhì)干細(xì)胞在整形美容領(lǐng)域的應(yīng)用

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院李竹君、龍笑與上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院王晨羽合作，對間充質(zhì)干細(xì)胞在整形手術(shù)、美容和組織再生方面開展研究。相關(guān)成果發(fā)表于《協(xié)和醫(yī)學(xué)雜志》。間充質(zhì)干細(xì)胞是具有自我更新和多向分化潛能的成體干細(xì)胞，存在于脂肪、骨髓和臍帶等多種組織中，能通過直接分化或旁分泌發(fā)揮修復(fù)組織缺損、促進(jìn)血管生成、免疫調(diào)節(jié)、抗纖維化等多種作用。間充質(zhì)干細(xì)胞在抗衰老、毛發(fā)/組織再生、創(chuàng)面愈合、抗纖維化等多個方面已有較為深入的研究，效果與安全性良好。未來仍需開展深入的基礎(chǔ)研究以揭示其治療機(jī)制，并應(yīng)進(jìn)行長期的臨床試驗隨訪以考察其遠(yuǎn)期安全性。

載脂蛋白APOE驅(qū)動干細(xì)胞衰老的新活性

中國科學(xué)院動物研究所劉光慧研究組、曲靜研究組、宋默識研究組和中國科學(xué)院北京基因組研究所張維綺研究組合作，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞核中定位的載脂蛋白E（APOE）可與核膜，以及異染色質(zhì)相關(guān)蛋白相互作用，促進(jìn)核纖層及異染色質(zhì)蛋白的自噬性降解，進(jìn)而破壞核周異染色質(zhì)穩(wěn)定性，導(dǎo)致人類干細(xì)胞的衰老。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·衰老》（Nature?Aging）。APOE作為一種經(jīng)典的脂質(zhì)結(jié)合蛋白，可以與膽固醇或其他脂質(zhì)結(jié)合形成脂蛋白顆粒，從而介導(dǎo)中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周組織中的脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)。相關(guān)研究揭示了APOE是通過自噬-溶酶體途徑破壞異染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、加速細(xì)胞衰老的新型分子機(jī)制。

化學(xué)工程

單分子范德華力羅盤

清華大學(xué)化工系魏飛教授團(tuán)隊采取直觀、靈敏的手段在分子水平上研究多孔材料中的主客體范德華相互作用，推動了電子顯微學(xué)在單分子成像上的應(yīng)用。相關(guān)成果發(fā)表于《自然》（Nature）。在不同孔道中PX分子的取向不同，并且與孔道的幾何形狀直接相關(guān)。研究人員通過圖像和計算的對比，證實了不同的PX分子取向是由孔道幾何形狀變化造成的，因此分子取向的成像能夠反映孔道內(nèi)范德華相互作用的變化。同時，他們在連續(xù)的圖像拍攝中觀察到了分子取向隨時間的變化，變化規(guī)律與孔道幾何形狀隨時間的變化相一致。這一方法不僅能夠給出主客體范德華相互作用在二維ZSM-5平面的空間分布，也可以給出這種相互作用在單個孔道內(nèi)的實時變化。

合成氣直接高效轉(zhuǎn)化制備異構(gòu)烷烴汽油

中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所潘秀蓮研究員、包信和院士團(tuán)隊在合成氣催化轉(zhuǎn)化方面取得新進(jìn)展，實現(xiàn)高選擇性制備異構(gòu)烷烴汽油（OXZEO.-TG）。相關(guān)成果發(fā)表于《美國化學(xué)會能源快報》（ACS?Energy?Letters）。研究通過調(diào)變分子篩的酸性位分布，實現(xiàn)了34%一氧化碳轉(zhuǎn)化率，以及82%汽油選擇性，其中異構(gòu)烷烴/正構(gòu)烷烴的比例高達(dá)38，150小時測試顯示這一催化劑具有良好的穩(wěn)定性。在優(yōu)化反應(yīng)條件下，團(tuán)隊實現(xiàn)了異構(gòu)烷烴/正構(gòu)烷烴的比例高達(dá)48，是迄今合成氣直接轉(zhuǎn)化領(lǐng)域報道最高值。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，分子篩外表面酸性位是異構(gòu)烷烴尤其是多支鏈異構(gòu)烷烴生成活性位。

釀酒酵母基因組多樣性編輯研究

中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所王欽宏研究團(tuán)隊基于釀酒酵母內(nèi)源的雙鏈DNA斷裂（DNA?double-strand?break，?DSB）修復(fù)途徑設(shè)計改造和CRISPR基因組編輯，建立了不依賴模板的高效致突變基因組技術(shù)（mutagenic?Genome?Editing，?mGE），并實現(xiàn)靶向基因的可遺傳多樣性調(diào)控表達(dá)。相關(guān)成果發(fā)表于《微生物學(xué)譜》（Microbiology?Spectrum）。釀酒酵母作為合成生物學(xué)最重要的底盤細(xì)胞之一，廣泛用于開發(fā)傳統(tǒng)釀造食品、大宗化學(xué)品和高附加值產(chǎn)品。研究人員利用MRE11-H125N（MRE11核酸酶活性失活的等位基因）和CRISPR/Cpf1組合形成致基因組多樣性編輯策略，擴(kuò)大基因組編輯在基因表達(dá)多樣化和增強(qiáng)基因組進(jìn)化中的應(yīng)用。

富勒烯促進(jìn)銅催化合成氣制乙二醇

廈門大學(xué)謝素原院士、袁友珠教授團(tuán)隊將C60作為電子緩沖劑改性銅基催化劑，打通了從合成氣制備乙二醇的常壓加氫催化技術(shù)難關(guān)，完成了在近常壓和低于200℃的條件下草酸二甲酯加氫制備乙二醇的規(guī)?；囼?。相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)》（Science）。以C60為代表的富勒烯被譽(yù)為“納米王子”。它在綠色能源、生物醫(yī)藥、催化劑等領(lǐng)域都具有重要的應(yīng)用潛力。研究發(fā)現(xiàn)了C60的另一角色，作為與過渡金屬催化相結(jié)合的“電子緩沖劑”發(fā)揮作用。研究發(fā)現(xiàn)，有別于目前廣泛使用的需要較高氫氣壓力的催化技術(shù)，這一研究實現(xiàn)常壓合成，即在C60的緩沖下，草酸二甲酯加氫制備乙二醇將更加綠色、安全。

化學(xué)工程

離子液體促進(jìn)木質(zhì)素脫甲基化制備多酚

北京理工大學(xué)生命學(xué)院孫劍教授等人與青島大學(xué)劉曉敏教授合作，在木質(zhì)素脫甲基化制備多酚方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《化學(xué)工程雜志》（Chemical?Engineering?Journal）。木質(zhì)素是植物生長過程中由3種單木質(zhì)醇（香豆醇、松柏醇、芥子醇）通過氧化聚合形成的天然高分子聚合物。利用木質(zhì)素生產(chǎn)多酚是多酚探索和木質(zhì)素應(yīng)用的互利途徑。為了實現(xiàn)木質(zhì)素脫甲基化方法的無鹵素改進(jìn)，研究者基于離子液體微環(huán)境及其過程強(qiáng)化機(jī)制的長期積累發(fā)展了一種更加綠色的木質(zhì)素脫甲基化策略。策略不僅實現(xiàn)了木質(zhì)素在無鹵素條件下的高效脫甲基化，而且具有成本低、反應(yīng)條件相對溫和、回收效果好等優(yōu)點(diǎn)。

秸稈與沼液聯(lián)產(chǎn)炭基肥和腐殖酸鉀水溶肥

中國科學(xué)院成都生物研究所李東等人探究了溫度和固液比，對玉米秸稈與沼液聯(lián)合水熱碳化對沼液中養(yǎng)分回收的影響。他們在最佳溫度和固液比的條件下，對比了玉米秸稈與沼液聯(lián)合水熱碳化、玉米秸稈水熱碳化后再吸附沼液的養(yǎng)分回收效果。相關(guān)成果發(fā)表于《清潔生產(chǎn)雜志》（Journal?of?Cleaner?Production）。研究提出一種秸稈和沼液聯(lián)合水熱碳化的技術(shù)路徑，將水熱碳化和沼液養(yǎng)分回收相結(jié)合，預(yù)期利用水熱過程的化學(xué)鍵合和物理吸附作用，提高生物炭對沼液養(yǎng)分的吸收能力。針對沼液聯(lián)合水熱碳化技術(shù)對沼液中氮、磷、鉀的養(yǎng)分回收進(jìn)行了深入分析研究并揭示了其內(nèi)在機(jī)理。

二氧化碳電催化界面微環(huán)境調(diào)控

華東理工大學(xué)化工學(xué)院李春忠教授課題組在二氧化碳電催化界面微環(huán)境調(diào)控領(lǐng)域取得新進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《美國化學(xué)會志》（Journal?of?the?American?Chemical?Society）。研究電催化劑與電解質(zhì)界面微環(huán)境的分子尺度結(jié)構(gòu)及其對外加電場的動態(tài)響應(yīng)規(guī)律，是實現(xiàn)電催化劑與電解液高效匹配的關(guān)鍵。研究團(tuán)隊采用了具有不同烷基鏈長度的季銨鹽陽離子表面活性劑作為電解液添加劑，利用原位紅外和拉曼光譜結(jié)合分子動力學(xué)模擬，研究了表面活性劑在電催化劑表界面的動態(tài)組裝行為，以及二氧化碳和水在界面微環(huán)境的動態(tài)分布和反應(yīng)活性。研究工作對界面微環(huán)境的認(rèn)識可以推廣到其他與水有關(guān)的電化學(xué)反應(yīng)中。

柱芳烴-MXene復(fù)合膜高效分離抗生素水

天津工業(yè)大學(xué)劉義教授、孫躍教授等以典型的二維層狀材料MXene（類石墨烯結(jié)構(gòu)材料）納米片為研究對象，通過化學(xué)修飾構(gòu)建了具有高度規(guī)整結(jié)構(gòu)的有機(jī)（柱芳烴）-無機(jī)（MXene）復(fù)合膜材料，實現(xiàn)了抗生素水的高效純化。相關(guān)成果發(fā)表于《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte?Chemie?International?Edition）。這一復(fù)合膜材料在強(qiáng)酸強(qiáng)堿條件下仍表現(xiàn)出優(yōu)異的分離性能、出色的抗污染能力和良好的穩(wěn)定性。與同類二維膜相比，有機(jī)-無機(jī)復(fù)合膜在相近截留性能下（大于95%），滲透通量提高了100倍。研究為功能化二維膜材料設(shè)計提供了新策略，有望進(jìn)一步應(yīng)用在海水淡化和能量存儲等領(lǐng)域。

納米技術(shù)

腫瘤疫苗遞送系統(tǒng)研究

廈門大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院分子影像暨轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中心、分子疫苗學(xué)和分子診斷學(xué)國家重點(diǎn)實驗室劉剛教授課題組發(fā)現(xiàn)共刺激信號對腫瘤免疫耐受中T細(xì)胞功能重塑的重要機(jī)制，為個性化腫瘤疫苗研發(fā)提供理論依據(jù)和創(chuàng)新方法。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·納米技術(shù)》（Nature?Nanotechnology）。新制備的疫苗體系，因為其來源于工程化樹突狀細(xì)胞（DCs）母細(xì)胞表面與歸巢效應(yīng)相關(guān)的功能性趨化因子和黏附分子，以及可控的納米尺寸，所以能迅速穿越組織間隙，實現(xiàn)在淋巴結(jié)的富集，并介導(dǎo)CD8+T細(xì)胞主導(dǎo)的抗原特異性免疫應(yīng)答。此項研究突破了現(xiàn)有樹突狀細(xì)胞疫苗的認(rèn)知框架，推動納米疫苗免疫學(xué)發(fā)展。

用于快充鋰電池的新型雙梯度石墨負(fù)極材料

中國科技大學(xué)俞書宏院士團(tuán)隊與姚宏斌、倪勇教授團(tuán)隊合作，提出在不犧牲鋰離子電池能量密度的前提下，在石墨負(fù)極內(nèi)部引入顆粒尺寸、孔隙率的梯度異質(zhì)分布結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)了石墨負(fù)極快充性能提升。相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》（Science?Advances）?；趯嶒炇仪捌诔墒斓你~納米線規(guī)模制備工藝，制備銅納米線和銅顆粒包覆石墨低黏度乙醇漿料，利用不同尺寸顆粒石墨在漿料中沉降速度差異性，在石墨負(fù)極中成功構(gòu)建出模擬計算優(yōu)化的雙梯度結(jié)構(gòu)。電極中銅納米線的焊接作用實現(xiàn)了石墨電極結(jié)構(gòu)的完整性?；谶@一石墨負(fù)極所制備的鋰離子全電池展現(xiàn)出與實驗?zāi)Ｐ拖嗤膬?yōu)異快充性能。

超構(gòu)表面光場調(diào)控研究

暨南大學(xué)納米光子學(xué)研究院包燕軍等提出了實現(xiàn)任意振幅、相位和偏振態(tài)相互轉(zhuǎn)換的光器件所需的最低自由度。相關(guān)成果發(fā)表于《激光和光電子評論》（Laser?&?Photonics?Reviews）?？茖W(xué)家們通過計算證明了實現(xiàn)所述任意光屬性轉(zhuǎn)換需要最低4個自由度，并給出了一個具有4個自由度、類似于雙極性偏振片的瓊斯矩陣表達(dá)式。通過超構(gòu)表面設(shè)計構(gòu)造如上的瓊斯矩陣器件，在實驗上驗證了入射和出射光場之間任意振幅、相位和偏振態(tài)的相互轉(zhuǎn)換。研究揭示了一個簡單的瓊斯矩陣器件背后所隱藏的功能強(qiáng)大的光場操控能力，有望為復(fù)雜微納光場調(diào)控提供新思路。

新型含硼脂質(zhì)體用于化療輔助的硼中子俘獲治療

北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系劉志博課題組制備一類利用硼化磷脂作為組分模擬天然脂質(zhì)體結(jié)構(gòu)的新型含硼脂質(zhì)體（Boronsome），成功用于化療輔助的硼中子俘獲治療（boron?neutron?capture?therapy，BNCT）。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature?Communications）。課題組前期深入研究了BNCT獨(dú)特的化學(xué)效應(yīng)和輻射生物學(xué)效應(yīng)，發(fā)展了包括硼氨酸、碳硼烷膠束、氮化硼納米顆粒等多種診療一體BNCT硼遞送體系。新獲取的硼化磷脂結(jié)構(gòu)組裝形成一類新型含硼脂質(zhì)體，具備良好的生物相容性和穩(wěn)定性，在腫瘤內(nèi)攝取高、滯留長，在腫瘤周圍的正常組織中攝取較低。

納米技術(shù)

剛性分子篩在吸脫附過程中亞單胞拓?fù)淙嵝缘脑粚崟r成像

清華大學(xué)化學(xué)工程系魏飛團(tuán)隊開展了亞納米尺度下原位研究分子吸附擴(kuò)散機(jī)制研究。相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)》（Science）。在過去的60年中，由于傳統(tǒng)衍射方法的局限性和沸石骨架的復(fù)雜性，人們難以觀察到亞納米尺度下分子進(jìn)出孔道的動態(tài)行為，尤其是大的分子進(jìn)出小的剛性幾何孔道的現(xiàn)象一直無法解釋。研究采用皮米電鏡原位成像策略，實現(xiàn)了分子篩中小分子吸脫附行為和分子篩骨架結(jié)構(gòu)動態(tài)演變的原位實時觀測，發(fā)現(xiàn)剛性分子篩的亞單胞拓?fù)淙嵝越Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，指出空的納米孔道不斷發(fā)生柔性振動，揭示分子擴(kuò)散突破孔徑限制的微觀機(jī)制，豐富了對分子篩擇形催化與限域效應(yīng)的理解。

大面積共價有機(jī)框架（COF）單分子層薄膜研究

國家納米科學(xué)中心研究員唐智勇和李連山團(tuán)隊在單分子層COF膜用于鹽差能轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的研究取得進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·納米技術(shù)》（Nature?Nanotechnology）。COF材料固有的高孔密度和單分子層的厚度使得膜傳質(zhì)阻力低至極限，從而極大地提高了膜電導(dǎo)和電流密度;另一方面，這一獨(dú)特體系的高孔密度和低孔間距引起的新穎的孔-孔耦合效應(yīng)是解決濃差極化引起的性能衰減的關(guān)鍵，即COF膜中的荷電納米孔會對鄰近納米孔產(chǎn)生影響，從而極大地抗衡濃差極化引起的電流和電壓的下降。理論模擬研究發(fā)現(xiàn)，孔-孔耦合效應(yīng)在孔間距低至4.5納米時才會發(fā)生，成為高孔密度、低孔間距COF膜材料的獨(dú)特特征。

開發(fā)單原子錫/碳復(fù)合材料用于鋰電池負(fù)極材料

中國科學(xué)院過程工程研究所王艷紅副研究員與長沙學(xué)院陳晗教授合作，將具有單原子結(jié)構(gòu)的錫與納米碳球進(jìn)行復(fù)合制備，開發(fā)出具有高倍率、長周期循環(huán)穩(wěn)定的單原子錫/碳復(fù)合負(fù)極材料。相關(guān)成果發(fā)表于《化學(xué)工程雜志》（Chemical?Engineering?Journal）。金屬錫基材料具有較高的儲鋰容量，但由于鋰化過程中鋰-錫合金的形成導(dǎo)致材料的晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，帶來巨大的體積膨脹，嚴(yán)重影響材料的電化學(xué)性能，阻礙錫基負(fù)極材料在鋰離子電池中的商業(yè)化應(yīng)用。單原子錫與納米碳球復(fù)合制備的錫基單原子復(fù)合材料將有望解決鋰離子電池負(fù)極材料體積變化大及電化學(xué)性能不佳等問題。

手性誘導(dǎo)合成超薄手性COFs納米片的圓偏振發(fā)光材料

中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所張健研究員和谷志剛研究員等人通過手性誘導(dǎo)合策略制備超薄手性COFs納米片，并開展其在圓偏振發(fā)光領(lǐng)域的應(yīng)用研究。相關(guān)成果發(fā)表于《美國化學(xué)學(xué)會雜志》（Journal?of?the?American?Chemical?Society）。共價有機(jī)框架材料（Covalent?Organic?Framework，COFs）作為一類新興的晶態(tài)多孔材料，因其結(jié)構(gòu)的可設(shè)計性、多樣性，功能的可調(diào)節(jié)性以及化學(xué)性質(zhì)的穩(wěn)定性具有廣泛的應(yīng)用潛力。研究首次將手性胺誘導(dǎo)合成手性COFs（CCOFs）以及“自下而上”獲得COFs納米片（NS）的策略相結(jié)合，制備了具有優(yōu)異圓偏振發(fā)光（CPL）性能的超薄CCOFs納米片材料。

宇宙探索

太陽系巨行星軌道演化的新模型

浙江大學(xué)物理學(xué)院劉倍貝研究員與法國波爾多大學(xué)的雷蒙德教授、美國密歇根州立大學(xué)雅格布森教授合作，提出在太陽系初期原行星盤受到太陽光致蒸發(fā)作用，盤中氣體從內(nèi)向外耗散誘發(fā)了巨行星軌道的重塑并引起動力學(xué)不穩(wěn)定。相關(guān)成果發(fā)表于《自然》（Nature）。描述太陽系巨行星演化當(dāng)前流行的是“Nice模型”，因模型創(chuàng)立者來自法國尼斯蔚藍(lán)海岸天文臺而得名。研究表明，這一過程導(dǎo)致的動力學(xué)不穩(wěn)定緊隨著氣體盤耗散，在太陽系誕生后約五百萬到一千萬年間發(fā)生。有別于傳統(tǒng)模型，新模型中巨行星軌道不穩(wěn)定發(fā)生的時間更早。月球隕石坑有著廣泛的年齡分布，小行星撞擊事件隨時間自然衰減，這與早期不穩(wěn)定模型研究自洽。

利用LOFAR射電巡天深入研究星系的成團(tuán)屬性

中國科學(xué)院國家天文臺趙公博課題組與英、德國科學(xué)家合作，利用低頻陣列望遠(yuǎn)鏡LOFAR巡天數(shù)據(jù)（LoTSS?DR1）對射電星系的大尺度結(jié)構(gòu)分布進(jìn)行了統(tǒng)計分析，成功測定了星系偏差因子（galaxy?bias）。相關(guān)成果發(fā)表于《天體物理雜志》（The?Astrophysical?Journal）。研究人員通過對LoTSS?DR1的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)研究和處理，篩選出十余萬個源開展成團(tuán)性分析，并考慮了多重組分對角功率譜測量結(jié)果的影響;基于標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型，使用蒙特卡洛馬爾科夫鏈方法，得到了數(shù)據(jù)對星系偏差因子的限制。研究確定了LOFAR巡天的數(shù)據(jù)質(zhì)量足以做大尺度結(jié)構(gòu)宇宙學(xué)研究，增進(jìn)了人們對射電星系成團(tuán)性的理解。

541個新疏散星團(tuán)候選體

西華師范大學(xué)何治宏博士與中國科學(xué)院上海天文臺研究人員合作發(fā)現(xiàn)541個新疏散星團(tuán)候選體。相關(guān)成果發(fā)表于《天體物理學(xué)增刊》（The?Astrophysical?Journal?Supplement?Series）。測量天體的年齡是天文學(xué)上的一個挑戰(zhàn)，而星團(tuán)研究為天文學(xué)家打開了一扇測量天體年齡的窗口。根據(jù)居住地不同，星團(tuán)可分為疏散星團(tuán)和球狀星團(tuán)，其中疏散星團(tuán)主要出生在銀河系盤，不同年齡的星團(tuán)代表不同時期銀河系盤形成的歷史遺跡，研究不同年齡星團(tuán)就如同考古一樣認(rèn)識整個銀河系盤的形成歷史。研究樣本證實了銀河系金屬豐度梯度等齡線理論擬合與光譜觀測值相符，同時為銀河系結(jié)構(gòu)和恒星演化研究提供了大量觀測樣本支撐。

暗物質(zhì)探測研究

上海交通大學(xué)PandaX合作組成員劉江來、周寧、崔祥儀等和李政道學(xué)者葛韶鋒、紫金山天文臺研究員袁強(qiáng)合作，開展尋找宇宙線加速輕暗物質(zhì)的研究。相關(guān)成果發(fā)表于《物理評論快報》（Physical?Review?Letters）。PandaX合作組針對這個新型的恒星日調(diào)制信號，對暗物質(zhì)穿過巖石進(jìn)入錦屏地下實驗室的過程做了細(xì)致的蒙特卡洛模擬，完整包含了核形狀因子和角度偏轉(zhuǎn)的效應(yīng)，并且考慮了彈性散射過程的適用范圍，最終得到了可靠的地球屏蔽效應(yīng)。實驗組提取了PandaX-Ⅱ二期580公斤液氙探測實驗400天全部曝光數(shù)據(jù)的恒星時信息，對相應(yīng)的原子核反沖信號區(qū)，利用數(shù)率和能譜隨著恒星時的分布，對宇宙線加速輕暗物質(zhì)展開了細(xì)致搜尋。

宇宙探索

耀斑激發(fā)大尺度準(zhǔn)周期日冕波的觀測證據(jù)

中國科學(xué)院云南天文臺日冕觀測與選址研究組周新平等人為耀斑激發(fā)日冕波提供了可靠的證據(jù)，并發(fā)現(xiàn)了日冕波列的干涉現(xiàn)象。相關(guān)成果發(fā)表于《天體物理學(xué)雜志·通訊》（The?Astrophysical?Journal?Letter）。研究發(fā)現(xiàn)，耀斑和波列具相同的周期，且耀斑脈沖相的開始時間略早于波列開始時間幾分鐘;因此，推斷這些波列應(yīng)該是被耀斑激發(fā)。研究還首次觀測到由于干涉效應(yīng)導(dǎo)致波前強(qiáng)度在干涉位置的明顯增強(qiáng)。研究成果為耀斑激發(fā)大尺度日冕波提供了有力的證據(jù)，觀測到的干涉效應(yīng)豐富了日冕波的表現(xiàn)特征，同時為日冕波的真波本質(zhì)提供了觀測上的證據(jù)。

地基雷達(dá)月球成像技術(shù)研究

中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所地球與行星物理重點(diǎn)實驗室李鳴遠(yuǎn)等利用近期建設(shè)完成的三亞非相干散射雷達(dá)進(jìn)行了初步的月球成像實驗，開展了實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理算法研究。相關(guān)成果分別發(fā)表于《IEEE地球科學(xué)與遙感匯刊》和《遙感》（IEEE?Transactions?on?Geoscience?and?Remote?Sensing，?Remote?Sensing）。項目組使用線性調(diào)頻脈沖，發(fā)射右旋圓極化電磁波，接收左旋圓極化回波，同時使用距離多普勒算法以及后向投影算法，對畢達(dá)哥拉斯撞擊坑區(qū)域進(jìn)行了成像處理并做了對比分析。結(jié)果表明，后向投影算法可以很好地應(yīng)用在地基雷達(dá)月球成像實驗中，并且具有一定的聚焦性能。

發(fā)現(xiàn)早期宇宙原星系團(tuán)外圍極端星暴星系聚集的觀測證據(jù)

中國科學(xué)院紫金山天文臺鄭憲忠研究員等人發(fā)現(xiàn)星系團(tuán)形成過程中部分大質(zhì)量星系在進(jìn)入原星系團(tuán)的過渡區(qū)域時經(jīng)歷大規(guī)模恒星形成活動。相關(guān)成果發(fā)表于《皇家天文學(xué)會月報》（Monthly?Notices?of?the?Royal?Astronomical?Society）。星系團(tuán)是檢驗星系形成和宇宙大尺度結(jié)構(gòu)形成理論的獨(dú)特實驗室。通過對兩個紅移為2.24的大質(zhì)量原星系團(tuán)BOSS1244和BOSS1542進(jìn)行亞毫米波成圖觀測，發(fā)現(xiàn)BOSS1244中亞毫米波星系聚集區(qū)域可能與纖維結(jié)構(gòu)與原星系團(tuán)核心區(qū)域連接處重疊，而BOSS1542的亞毫米波星系聚集區(qū)域被巨纖維結(jié)構(gòu)包圍，是迄今已知亞毫米波星系密度最高的區(qū)域。這是首次給出與理論預(yù)期一致的直接觀測證據(jù)。

脈沖星J2048-1616的周期性脈沖消零和子脈沖漂移研究

中國科學(xué)院新疆天文臺脈沖星團(tuán)組溫志剛副研究員與合作者，使用澳大利亞Parkes?64米射電望遠(yuǎn)鏡在觀測頻率為732MHz，1369MHz和3100MHz的歸檔數(shù)據(jù)，對PSR?J2048-1616進(jìn)行了多頻的單脈沖分析。相關(guān)成果發(fā)表于《天體物理雜志》（The?Astrophysical?Journal）。在1369MHz觀測數(shù)據(jù)中，核和錐輻射區(qū)都同時探測到了準(zhǔn)周期的脈沖缺失現(xiàn)象，調(diào)制周期為50倍的脈沖星自轉(zhuǎn)周期，脈沖消零比為10%。脈沖星J2048-1616在錐輻射成分表現(xiàn)出調(diào)制周期更短的子脈沖漂移現(xiàn)象，前導(dǎo)輻射成分在相位上的調(diào)制周期為3個自轉(zhuǎn)周期，后隨成分在相位上保持穩(wěn)定，但是在強(qiáng)度上以3倍的自轉(zhuǎn)周期進(jìn)行調(diào)制。

“雙碳”研究

溫室氣體減排背景下全球水電站發(fā)展的權(quán)衡問題

中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所李明旭、何念鵬等人采用蒙特卡洛模擬方法系統(tǒng)評估了全球現(xiàn)存水電站（n=1221）的GHGs排放通量、碳排放強(qiáng)度（單位發(fā)電量的GHGs排放量）以及關(guān)鍵影響因素。相關(guān)成果發(fā)表于《可再生能源和可持續(xù)能源評論》（Renewable?and?Sustainable?Energy?Reviews）。水電站在其蓄水發(fā)電過程中也會排放大量的CO2、CH4和N2O等溫室氣體（GHGs）。針對未來水體富營養(yǎng)化指標(biāo)的情景分析表明，即使不考慮在建和規(guī)劃中的這些水電站，如果現(xiàn)存水電站水體葉綠素濃度上升一倍，水電整體碳排放強(qiáng)度將無法達(dá)標(biāo)。未來水電發(fā)展需高度重視水電站庫區(qū)GHGs排放問題以降低整體碳排放強(qiáng)度。

常壓下二氧化碳加氫制備長鏈烯烴

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心和化學(xué)物理系曾杰教授研究團(tuán)隊設(shè)計構(gòu)筑了銅-碳化鐵界面型催化劑，實現(xiàn)了常壓下二氧化碳加氫高選擇性制備長鏈烯烴。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·通訊》（Nature?Communications）。新合成的催化劑包含金屬銅、四氧化三鐵和碳化鐵等多種物相。除了與傳統(tǒng)鐵基催化劑一樣在碳化鐵上通過碳化物路徑進(jìn)行碳碳偶聯(lián)外，銅-碳化鐵界面處還可以對一氧化碳插入過程進(jìn)行碳鏈增長，這樣可以利用大量催化劑表面由于低壓而未解離的一氧化碳。碳化物路徑和一氧化碳插入路徑的協(xié)同作用導(dǎo)致了良好的長鏈烯烴選擇性。

地質(zhì)樣品中Crocetane和植烷的有效分離和后續(xù)單體碳同位素的準(zhǔn)確測定

中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所熊永強(qiáng)等人建立準(zhǔn)確測定海底甲烷厭氧氧化過程生物標(biāo)志物Crocetane碳同位素組成的新方法。相關(guān)成果發(fā)表于《色譜雜志A》（Journal?of?Chromatography?A）。Crocetane（2，6，11，15四甲基十六烷），又稱為藏花烷或番茄烷，是重要的脂質(zhì)生物標(biāo)志化合物，可作為甲烷厭氧氧化古菌ANME-2與硫酸鹽還原菌（SRB）共養(yǎng)耦合的重要證據(jù)，對于判斷海底甲烷滲漏環(huán)境與微生物活動具有重要作用，其含量與碳同位素組成是指示甲烷厭氧氧化過程的有力證據(jù)。研究結(jié)果準(zhǔn)確揭示了兩個海底沉積物樣品的Crocetane碳同位素組成，對甲烷厭氧氧化菌的來源等提供有效信息。

凋落物分解調(diào)控機(jī)制研究

中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所依托中國科學(xué)院清原森林生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站/遼寧清原森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站2007年建立的四組毗鄰次生林和人工林試驗平臺，探究了不同樹種單一和混合凋落物基質(zhì)、不同大小土壤生物和凋落物分解環(huán)境對凋落物分解速率、碳和養(yǎng)分釋放的影響規(guī)律。相關(guān)成果發(fā)表于《生態(tài)學(xué)雜志》（Journal?of?Ecology）。在森林生態(tài)系統(tǒng)植物-土壤相互作用過程中，土壤肥力除了與凋落物基質(zhì)有關(guān)外，也與土壤本身原有肥力相關(guān)。研究揭示了凋落物分解調(diào)控因素之間的相對重要性和差異，為單一和混合凋落物碳和養(yǎng)分周轉(zhuǎn)、人工林土壤肥力恢復(fù)等提供了重要參考。

“雙碳”研究

二氧化碳還原合成葡萄糖和脂肪酸

電子科技大學(xué)材料與能源學(xué)院的夏川課題組與中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院合成生物學(xué)研究所于濤課題組、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)曾杰課題組合作，通過電催化將二氧化碳和水合成高純乙酸，再以乙酸及乙酸鹽為碳源經(jīng)生物發(fā)酵合成葡萄糖和脂肪酸等長碳鏈分子。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·催化》（Nature?Catalysis）。研究耦合人工電催化與生物酶催化過程，發(fā)展了一條由水和二氧化碳到含能化學(xué)小分子乙酸，后經(jīng)工程改造的酵母微生物催化合成葡萄糖和游離的脂肪酸等高附加值產(chǎn)物的新途徑，為人工和半人工合成“糧食”提供了新的技術(shù)。下一步，研究團(tuán)隊將研究電催化與生物發(fā)酵這兩個平臺的同配性和兼容性。

有機(jī)太陽能電池研究

上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院劉烽教授團(tuán)隊及合作者實現(xiàn)雙纖維網(wǎng)絡(luò)形貌助力單結(jié)有機(jī)太陽能電池高效率。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·材料》（Nature?Materials）。通過雙纖維網(wǎng)絡(luò)策略制備的有機(jī)太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到19.6%，填充因子接近82%，并獲第三方獨(dú)立機(jī)構(gòu)福建省計量科學(xué)研究院國家光伏產(chǎn)業(yè)計量測試中心的認(rèn)證（NPVM：19.2%），是目前報道的有機(jī)太陽能電池單結(jié)器件的最高效率。基于雙纖維形貌的形成機(jī)制，研究團(tuán)隊總結(jié)了構(gòu)筑雙纖維形貌結(jié)構(gòu)的材料選擇原則并驗證了其普適性，實現(xiàn)了有機(jī)光伏薄膜形貌特征尺度與光物理核心參數(shù)的匹配，為后續(xù)高效率有機(jī)太陽能電池的制備提供了新思路。

廢棄生物質(zhì)資源化及碳足跡分析

中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心劉振剛研究組利用同步輻射中能X射線近邊吸收結(jié)構(gòu)（XANES）等原位表征技術(shù)研究了污泥生物炭中磷、硫在熱解及土壤老化過程中形態(tài)演化的分子機(jī)制，通過生命周期評價方法量化了污泥熱解-污泥生物炭土壤應(yīng)用系統(tǒng)中的碳足跡。相關(guān)成果分別發(fā)表于《環(huán)境科學(xué)技術(shù)》和《清潔生產(chǎn)雜志》（Environmental?Science?&?Technology，Journal?of?Cleaner?Production）。研究通過生命周期評價體系對污泥熱解及其土地利用過程中碳足跡和關(guān)鍵影響因素進(jìn)行量化和敏感性分析，結(jié)果顯示，相對于傳統(tǒng)污泥厭氧消化-土地利用、填埋、焚燒等處理方式，污泥熱解-土地利用碳排放消減率可達(dá)53%以上，碳減排優(yōu)勢顯著。

建模揭示我國民航二氧化碳和污染物排放特征

清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院張少君等人建立了基于真實飛行軌跡構(gòu)建的中國航空業(yè)高分辨率排放清單。相關(guān)成果發(fā)表于《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》（Environmental?Science?&?Technology）。研究將基于真實飛行軌跡的模型（ADS-B模型）與傳統(tǒng)的基于大圓軌跡的簡化航線模型（GCAP模型）比較發(fā)現(xiàn)，差距主要來自飛機(jī)的飛行姿態(tài)，ADS-B實際軌跡的巡航高度通常比GCAP模型仿真的理論巡航高度低10%～15%，這導(dǎo)致巡航速度降低，從而持續(xù)時間更長。研究人員進(jìn)一步將GCAP模型中的巡航速度和巡航高度從理想值調(diào)整為實際軌跡ADS-B的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)航空業(yè)燃油消耗和二氧化碳排放在垂直分布上呈現(xiàn)兩個高峰：1km以下和8～12km之間。

（本欄目責(zé)編：黃雪霜）